Redis之哨兵与集群

2）通过持久化功能，redis保证了即使在服务器重启的情况下也不会丢失(或少量丢失)数据，因为持久化会把内存中的数据保存到硬盘上，重启会从硬盘上加载数据，但是由于数据是存储在一台服务器上的，如果这台服务器出现硬盘故障等问题，也会导致数据丢失。为了避免单点故障，通常的做法是将数据库复制多个副本以部署在不同的服务器上，这样即使有一台服务器出现故障，其他服务器依然可以继续提供服务，为此，redis提供了复制(replication)功能，可以实现当一台数据库中的数据更新后，自动将更新的数据同步到其他数据库上。

3）在复制的概念中，数据库分为两类，一类是主数据库(master)，另一类是从数据(slave)。主数据可以进行读写操作，当写操做导致数据变化时自动把数据同步给从数据库，而从数据库一般是只读的，并接收主数据同步过来的数据。一个主数据库可以拥有多个从数据库，而一个从数据库只能拥有一个主数据库

主从复制的作用：

数据冗余：主从复制实现了数据的热备份，是持久化之外的一种数据冗余的方式

故障恢复：当主节点出现问题时，可以由从节点提供服务，实现快速的故障恢复：实际上是一种服务的冗余

负载均衡：在主从复制的基础上，配合读写分离，可以由主节点提供写服务，由从节点提供读服务，分担服务器负载：尤其是在写少读多的场景下，通过多个从节点分担读负载，可以大大提高Redis服务的并发量

高可用基石：除了上述作用意外，主从复制还是哨兵和集群能够实施的基础，因此说主从复制是Redis高可用的基础

3. 主从复制流程

① 若启动一个Slave机器进程，则它会向Master机器发送一个"sync_command"命令，请求同步连接

② 无论是第一次连接还是重新连接，Master机器都会启动一个后台进程，将数据快照(RDB)保存到数据文件中(执行rdb操作)，同时Master还会记录修改数据的所有命令并缓存在数据文件中。

③ 后台进程完成缓存操作之后，Master机器就会向Slave机器发送数据文件，Slave端机器将数据文件保存到硬盘上，然后将其加载到内存中，接着Master机器就会将修改数据的所有操作一并发送给Slave端机器。若Slave出现故障导致宕机，则恢复正常后会自动重新连接。

④ Master机器收到slave端机器的连接后，将其完整的数据文件发送给Slave端机几器，如果Mater同时收到多个slave发来的同步请求则Master会在后台启动一个进程以保存数据文件，然后将其发送给所有的Slave端机器，确保所有的Slave端机器都正常。

四、哨兵

哨兵是Redis集群架构中非常重要的一个组件，哨兵的出现主要是解决了主从复制出现故障时需要人为干预的问题

1. 哨兵结构

哨兵节点

数据节点

2. 哨兵模式的功能

集群监控：负责监控Redis的master和slave进程是否正常工作
消息通知：如果某个Redis实例有故障，那么哨兵负责发送消息作为告警通知给管理员
故障转移：如果master node(master角色)挂掉了，会自动转移到slave node上
配置中心：如果故障转移发生了，通知client客户端新的master地址
使用一个或者多个哨兵(Sentinel)实例组成的系统，对redis节点进行监控在主节点出现故障的情况下，能将从节点中的一个从节点角色升级为主节点，进行故障转义，保证系统的可用性

核心功能：在主从复制的基础上，哨兵引入了主节点的自动故障转移

3. 哨兵的核心知识

哨兵至少需要 3 个实例，来保证自己的健壮性。
哨兵 + redis 主从的部署架构，是不保证数据零丢失的，只能保证 redis 集群的高可用性。

对于哨兵 + redis 主从这种复杂的部署架构，尽量在测试环境和生产环境，都进行充足的测试和演练。

4. 哨兵作用

监控

不断的检查master和slave是否正常运行

master存活检测master与slave运行情况检测

通知（提醒）

当被监控的服务器出现问题时，向其他（哨兵间，客户端）发送通知

自动故障转移

断开master与slave连接，选取一个slave作为master，将其他slave连接到新的master，并告知客户端地址

哨兵模式会监控所有的redis工作节点是否正常，当master出现问题的时候，因为其他节点与主节点失去联系，因此会投票，投票过半就认为这个master的确出现问题，然后会通知哨兵间，然后从slaves中选取一个作为新的master

通过发送命令，让Redis服务器返回监控其运行状态，包括主服务器和从服务器

当哨兵监测到Redis主机宕机，会自动将slave切换成master，然后通过发布订阅模式通知其他服务器，修改配置文件，让他们换主机

5. 哨兵模式下的故障迁移

主观下线

哨兵(Sentinel)节点会每秒一次的频率向建立了命令连接的实例发送PING命令，如果在down-after-milliseconds毫秒内没有做出有效响应包括(PONG/ LOADING/MASTERDOWN)以外的响应，哨兵就会将该实例在本结构体中的状态标记为SRI_s_DOWN主观下线

客观下线

当一个哨兵节点发现主节点处于主观下线状态是，会向其他的哨兵节点发出询问，该节点是不是已经主观下线了。如果超过配置参数quorum个节点认为是主观下线时，该哨兵节点就会将自己维护的结构体中该主节点标记为SRIO DOWN客观下线询问命令SENTINEL is-master-down-by-addr

master选举

在认为主节点客观下线的情况下，哨兵节点节点间会发起一次选举，命令为:SENTINEL is-master-down-by-addr只是runid这次会将自己的runid带进去，希望接受者将自己设置为主节点。如果超过半数以上的节点返回将该节点标记为leacer的情况下，会有该leader对故障进行迁移

五、Cluster集群

集群，即Redis Cluster，是Redis 3.0开始引入的分布式存储方案。

集群由多个节点(Node)组成，Redis的数据分布在这些节点中。集群中的节点分为主节点和从节点:只有主节点负责读写请求和集群信息的维护;从节点只进行主节点数据和状态信息的复制。

1. Redis-Cluster集群的作用

(1）数据分区:数据分区(或称数据分片)是集群最核心的功能。集群将数据分散到多个节点，一方面突破了Redis单机内存大小的限制，存储容量大大增加;另一方面每个主节点都可以对外提供读服务和写服务，大大提高了集群的响应能力。Redis单机内存大小受限问题，在介绍持久化和主从复制时都有提及:例如，如果单机内存太大，bgsave和bgrewriteaof 的:保存操作可能导致主进程阻塞，主从环境下主机切换时可能导致从节点长时间无法提供服务，全量复制阶段主节点的复制缓冲区可能溢出。

(2）高可用:集群支持主从复制和主节点的自动故障转移〈与哨兵类似)﹔当任一节点发生故障时，集群仍然可以对外提供服务。

2. Redis集群的数据分片

Redis集群引入了哈希槽的概念

Redis集群有16384个哈希槽（编号0-16383)集群的每个节点负责部分哈希槽

每个Key通过CRc16校验后对16384取余来决定放置哪个哈希槽，通过这个值，去找到对应的插槽所对应的节点，然后直接自动跳转到这个对应的节点上进行存取操作

#以3个节点组成的集群为例:

节点A包含0到5460号哈希槽

节点B包含5461到10922号哈希槽

节点C包含10923到16383号哈希槽

3. Redis集群的主从复制模型

集群中具有A、B、C三个节点，如果节点B失败了，整个集群就会因缺少5461-10922这个范围的槽而不可以用。

为每个节点添加一个从节点A1、B1、C1整个集群便有三个Master节点和三个slave 节点组成，在节点B失败后，集群选举:一位为主节点继续服务。当B和B1都失败后,集群将不可用。

4. Redis Cluster的工作原理

在哨兵sentinel机制中，可以解决redis高可用问题，即当master故障后可以自动将slave提升为master，从而可以保证redis服务的正常使用，但是无法解决redis单机写入的瓶颈问题，即单机redis写入性能受限于单机的内存大小、并发数量、网卡速率等因素。

六、主从复制实验

---------------------- 搭建Redis 主从复制 ----------------------------------------
Master节点： 192.168.174.10
Slave1节点： 192.168.174.20
Slave2节点： 192.168.174.30

安装gcc gcc-c++编译器--------------------三台都要安装Redis